СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №4/2013

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ П ОШАГОВАЯ ПРОЦЕДУРА ИЗМЕРЕНИЯ ЭТАЛОННОЙ МОЩНОСТИ 1. Соберите измерительнуюсхему в со ответствии с рисунком 2. 2. Установите на цифровоммультимет ре 3458A режим измерения напря жения постоянного тока. 3. Включите измеритель мощности N432A и испытуемый измеритель мощности и дайте им прогреться по меньшей мере 30 минут. 4. Обнулите N432A (убедитесь, что эта лонный источник испытуемого из мерителя выключен). 5. Округлите показания цифрового мультиметра до двух знаков после запятой и запишите это значение как V 0 . Это напряжение, измеренное между разъёмами V комп и V ВЧ , ко гда ВЧ мощность не была включе на (эталонный калибратор был вы ключен). 6. Включите эталонный источник ис пытуемого измерителя мощности. 7. Округлите показания цифрового мультиметра до двух знаков после запятой и запишите это значение как V 1 (типовое значение 80 мВ). V 1 – это напряжение, измеренное между разъёмами V комп и V ВЧ , когда эталон ный калибратор был включён. 8. Отсоедините кабель, идущий к отри цательному входу цифрового муль тиметра, от разъёма V ВЧ на N432A и подсоедините его к разъёму зазем ления N432A. 9. Запишите показания цифрового мультиметра как V комп (типовое зна чение 4,8 В). V комп – это напряжение температурной компенсации изме рительного моста. 10. Вычислите мощность эталонного генератора с помощьюформулы 1. Типовое значение R составляет 200 Ом. Калибровочный коэффи циент CF для термисторной голов ки на частоте 50 МГц принимается равным 0,99. 11. Ожидаемый результат вычислений должен составлять 1 мВт ±0,9% [4]. (1) В ЫЧИСЛЕНИЕ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ МОЩНОСТИ Погрешность при измерении мощ ности эталонного калибратора, равной 1 мВт, определяется по формуле 2 [4], которая получена из формулы1 добав лением множителя М в знаменателе дроби, учитывающего рассогласова ние при передаче сигнала от калибра тора на испытуемом измерителе мощ ности к термисторной головке. (2) Множитель М представляет собой максимальную(длянаихудшего случая) погрешность рассогласования между испытуемым калибратором и термис торной головкой. Его можно предста вить в виде (1 ± 2 × Г S × Г d ), где Г S – это коэффициент отражения от эталонно го источника, а Г d – это коэффициент отражения от термисторной головки. О ЦЕНКА ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ МОЩНОСТИ Как правило, оценка погрешности измерения мощности осуществляется с помощью сводной таблицы погреш ностей. Оценка начинается со сбора всех величин, входящих в формулу. В нашем случае это V комп , V 0 , V 1 , R , CF , М . После определения всех членов, извле кается квадратный корень из суммыих квадратов. В таблице приведён реаль ный пример определения погрешнос ти измерения эталонной мощности 1 мВт на основе схемы, представлен ной на рисунке 2. Содержание было несколько сокращено для того, чтобы обратить внимание на отдельный вклад каждого множителя в форму ле 2. Дополнительная информация из ложена в Рекомендациях по примене ниюAgilent 1449 3 [2] и [5]. Из таблицы следует, что полная погрешность из мерения с помощьюизмерителя мощ ностиN432A и термисторного датчика составляет 0,46%. З АКЛЮЧЕНИЕ Измеритель мощности с термистор ным датчиком имеет высокую точ ность и надёжность. На протяжении многих лет его используют для измере ния и калибровки эталонных источ ников 1 мВт 50 МГц, встроенных в из мерители ВЧ мощности. Это позволя ет обеспечить единство измерений. Измерители мощности со специаль ной термисторной головкой, описан ные в примере определения погреш ности измерения мощности, обеспе чивают очень низкую погрешность, равную приблизительно 0,5%. Из при ведённого выше описания реального примера становится ясно, что на ибольший вклад в эту величину вно сят ошибка рассогласования и кали бровочный коэффициент CF . Таким образом, для поддержания низкого значения погрешности за счёт рассо гласования следует использовать тер мисторный датчик со сверхнизким коэффициентом отражения. А что ка сается погрешности за счёт CF , то су ществует одна возможность сохране ния высокой стабильности, низкой погрешности и минимального дрейфа датчика – откалибровать его в метро логической лаборатории. Л ИТЕРАТУРА 1. АланФантом (Alan Fantom). IEEE. Измере ние ВЧ и СВЧ мощности. 2. Руководство эксплуатации измерителя мощности Agilent N432A. 3. Джо Карр (Joe Carr). Измерение ВЧ мощ ности. Electronic World. Ноябрь 1999 г. 4. Руководство по обслуживанию Agilent EPM P E4416/17A. 5. Основные рекомендации компании Agi lent по проведениюизмерений ВЧ и СВЧ мощности. Рекомендации по примене нию 1449 3. 55 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 4 2013 Сводная таблица погрешностей измерения Корень квадратный из суммы квадратов 2,29 × 10 –6 Коэффициент запаса к = 2 при вероятности 95% 2 Ожидаемая погрешность 4,59 × 10 –6 Ожидаемая погрешность в % относительно 1 мВт 0,4597 Составляющие погрешности Единицы измерения Значение Пределы Вклад в погрешность (стандартная погрешность × чувствительность) Измерение напряжения V комп В 4,8 ±0,00003845 4,67 × 10 –9 Измерение напряжения V 1 В 0,080 ±0,00000098 6,77 × 10 –9 Измерение напряжения V 0 В 0,0023 ±0,00000032 –2,23 × 10 –9 Измерение сопротивления моста, R Ом 200 ±0,00250 –7,35 × 10 –9 CF (калибровочный коэффициент) Безразмерная величина 0,99 ±0,004 (откалибровано в метрологической лаборатории) –2,06 × 10 –9 M (погрешность рассогласования) Безразмерная величина 1,00 ±0,00142 (2 × Г s × Г d ) –1,02 × 10 –9 © CТА-ПРЕСС